第三章 土壤结构、质地与孔性

第三章

土壤结构、质地与孔性主要内容(重点)：1教学目标与要求：2教学方式与手段：3课时安排与进度：41.土壤质地与结构（重点）2.土壤孔性和土体构造掌握土壤基质的基本特性；掌握砂粒、粉粒、粘粒的分级标准、了解不同的质地分类制，掌握质地土壤的生产性质，掌握团粒结构的特点与肥力特性。幻灯，动画演示；计算训练；实验分析；课时数：2

一、土壤粒级及其特性

1、土壤粒级的概念土粒是土壤中的各种固体颗粒，通常将土粒假定为球形，大小以直径来计算。按照土壤粒径大小及性质而划分成的若干组即为粒级。同一粒级的土粒，成分和性质基本一致，粒级间则有明显差异。2、土壤粒级划分标准

目前我国多采用国际制和苏联卡庆斯基制两种分类标准。

粒级的基本级别：石砾、砂粒、粉粒、粘粒；

第一节土壤质地当量粒径(毫米)中国制(1987)卡钦斯基制(1957)美国农部制(1951)国际制(1930)3-2石砾石砾石砾石砾2-1极粗砂粒粗砂粒1-0.5粗砂粒物理性砂粒粗砂粒粗砂粒0.5-0.25中砂粒中砂粒0.25-0.2细砂粒细砂粒细砂粒0.2-0.1细砂粒0.1-0.05极细砂粒0.05-0.02粗粉粒粗粉粒粉粒0.02-0.01粉粒0.01-0.005中粉粒物理性粘粒中粉粒0.005-0.002细粉粒细粉粒0.002-0.001粗粘粒粘粒粘粒0.001-0.0005细粘粒粘粒粗粘粒0.0005-0.0001细粘粒<0.0001胶质粘粒石砾砂粒粉粒粘粒常见的土壤粒级制2024/5/143、各粒级的组成和基本性质石块石砾砂粒粉粒粘粒矿物组成原生矿物原生、次生次生原生矿物多························少··············很少次生矿物很少························少················多化学组成：SiO2铝、铁、钙、镁、钾、磷等高··················································低少··················································多水分：毛管水无··············很少············少··············多通气、透水性大··················································小可缩性、胀缩性、粘结性、粘着性无·································有·············大比面小··················································大保水、保肥能力无····································有·············大形状单粒单粒单粒单粒复粒温度变幅大···················较大·················小2024/5/14

颗粒越粗，含石英及原生矿物越多，颗粒越细，含次生矿物越多各粒级土粒的矿物组成有明显差别：土粒越粗，石英越多;土粒越细，云母、角闪石等明显增多。2024/5/14二、土壤质地及其利用1、土壤质地

土壤机械组成（颗粒组成）：土壤中各级土粒所占的质量百分数。（砂粒+粉粒+粘粒=100%）

土壤质地：根据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合。具有相似组成的土壤划为一类。

质地的基本类别：砂土、壤土、黏土。

2024/5/142、土壤质地分类国际制土壤质地分类质地划分原则：以粘粒含量为标准：粘土组：>25%粘壤组：15-25%砂土和壤土组：<15%质地划分原则:以粉砂粒含量≥45%作为“粉砂质”土壤定名。以砂粒含量55-85%作为“砂质”土壤定名2024/5/14中国制土壤质地分类1砂土及壤砂土

2砂壤3壤土4粉壤5砂粘壤6粘壤7粉粘壤8砂粘土9壤粘土10粉粘土11粘土12重粘土国际制土壤质地三角图2024/5/14(3)美国农业部制国际制土壤质地三角图砂粒粘粒粉粒2024/5/143.各类质地特性特性及改良砂土类粘土类壤土类机械组成砂粒为主，砂粒＞50%粘粒较多，粘粒高于30%砂、粘粒(大、小孔隙)配比恰当；特点介于砂、粘土之间；理想土壤；矿物组成石英为主次生矿物为主水分状况透水、排水很快，保水、抗旱性差，易干旱透水、排水不良，保水、蓄水能力强，耐干旱灌水措施少量多次，选择耐旱品种一次可以多灌些通气状况大孔隙多，透气性好，好气性微生物，有机质难积累小孔隙多，通气难，嫌气性微生物，有机质易积累养分状况贫乏，保肥耐肥、供肥性差，施肥见效性快，肥效孟，肥劲短比较丰富，供肥能力强，肥效慢，肥劲长4.土壤质地与土壤肥力（1）砂质土壤：

通透性强；

保蓄性弱；养分含量低；气多水少；温度高，土温变化快。应加强抗旱保墒措施，注意灌水技术；少量多次的及时施肥，注意基肥与追肥并重，防止发生苗木早衰现象。晚秋时节，苗木容易遭受冻害，对林木注意加强防寒措施。（2）壤质土壤：

砂粘适中；通气透水性好；养分丰富；耕性表现良好。

壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调，适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型。

（3）粘质土壤：

保水保肥性强；养分含量丰富；土温比较稳定；

通气透水性差，易滞水受涝。

由于土质粘重，耕性不好，苗木根系伸展范围小，林木易成风倒树种。在生产上应该注意改良粘质土壤，同时注意苗木的前期施肥和整个生长期的中耕、松土。页岩上发育的黄壤剖面、贵州西南5.土壤质地剖面√√√××夹砂层夹粘层黏性土壤性土沙性土2024/5/14砂质土粘质土6.不良质地的利用改良（1）利用：因土种植砂质土：生育期短、昼夜温差大的作物如块根、块茎类（地瓜、花生、萝卜）黏质土：生育期长、需肥量大的作物，水稻等2024/5/14（2）土壤质地改良措施

客土法--砂掺粘、粘掺砂；灌淤；引洪放淤；引洪漫沙；

深耕法--深耕、深翻；

生物法--先锋作物；

有机肥法--厩肥、草皮泥等有机肥；一、土壤结构的概念

土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。

土壤结构体（或称结构单位）：土壤中的固体颗粒很少以单粒存在，多是单个土粒在各种因素综合作用下相互粘合团聚，形成大小、形状和性质不同的团聚体，称为土壤结构体。

土壤结构性指土壤中结构体的大小、形状、及相互排列组合形式等性质。第二节土壤结构土壤结构体二、土壤结构体的类型块状、核状：

>10cm大块状

5-10cm小块状

0.5-5cm碎块状柱状、棱柱状：

>5cm大

3-5cm中

<3cm小团粒：10-0.25mm微团粒:<0.25mm

1.块状结构体：其长、宽、高三轴大体近似，边面棱不甚明显，在土壤质地比较粘重、缺乏有机质的土壤中容易形成，特别是土壤过湿或过干耕作时最易形成。

2.核状结构体：长、宽、高三轴大体近似，边面棱角明显，比块状结构体小，一般多为石灰或铁质作为胶结剂，在结构面上有胶膜出现，故常具水稳性，这类结构体在粘重而缺乏有机质的表下层土壤中较多。

3.柱状结构体：呈立柱状，棱角明显有定形者称为棱柱状结构体，棱角不明显无定形者称为拟柱状结构体，常出现于半干旱地带的表下层，以碱土、碱化土表下层或粘重土壤心土层中最为典型。

4.片状结构体：呈扁平状，往往由于流水沉积作用或某些机械压力所造成，常出现于森林土壤的灰化层、碱化土壤的表层和耕地土壤的犁底层。在雨后或土壤灌溉后所形成的地表结壳或板结层，也属于片状结构体。

5.团粒结构体：通常指土壤中近乎球状的小团聚体，其直径约为0.25-10mm，具有水稳定性，对土壤肥力诸因素具有良好作用，农林业生产中最理想的团粒粒径为2-3mm。粒径＜0.25mm者称为微团粒，是形成团粒的基础。团粒结构体一般存在于腐殖质较多、植物生长茂盛的表土层中。

块状结构（左）和团粒结构（右）对比图三、土壤结构体的形成

土壤结构体的形成大体可分为两个阶段：

第一阶段由原生土粒凝聚胶结，形成初级复粒或致密土团；

第二阶段则由初级复粒或小土团进一步粘结，或聚合成大土块，或由土体在机械力作用下破裂成型，形成各种大小和形状不同的结构体。块状、核状、柱状和片状结构体通常是由单粒直接粘结而成。

而团粒结构则是经过多次复合和团聚而成。团粒结构形成的条件包括两方面，即胶结物质和成型动力。团粒结构形成1.胶结物质有机胶体：主要包括腐殖质、多糖类和微生物的菌丝体及其分泌物等，其中腐殖质最为重要。无机胶体：包括铝硅酸盐粘粒、铁铝氢氧化物（Fe2O3·xH2O、Al2O3·yH2O）、硅酸胶体（SiO2·2H2O）和二氧化锰的水合物（MnO2·nH2O）等简单的无机胶体。粘粒表面的胶膜钙及其他阳离子：阳离子与土壤中带负电荷的胶体（腐殖质和粘粒等）相互吸引，产生凝聚作用，胶结土粒。2、成型动力

干湿交替冻融交替生物作用土壤耕作四、土壤结构性的评价

块状、柱状、片状、核状等结构体通常是由单粒直接粘结而成，没有多级孔隙，不能协调水气。而团粒结构体是经过多次复合和团聚而成，称为良好结构体。2024/5/14为什么说团粒状结构是良好的结构体？１.空气方面：不同大水的孔隙共存且搭配得当，使水气协调。２.养分方面：是很好的养分保存和供应场所，并且能较好地协调快速而持久地供应。３.水分方面：既能较好地接受降水，蓄积水分、减少土壤冲刷，又能使土壤水分蒸发减慢，从而使水分得到充分利用４.热量方面：水气协调的土壤土温也比较稳定。五、土壤结构的稳定性

土壤结构的稳定性包括力稳定性、生物稳定性和水稳定性。

力稳定性也称机械稳定性，是指土壤结构体抵抗机械压碎的能力。

生物稳定性是指结构体抵抗微生物分解的能力。

水稳定性是指结构体浸水后不易分散的性能。六、土壤结构体的改善

合理耕作与灌溉，增施有机肥料

种植绿肥和牧草，合理轮作

改良土壤酸碱性

应用土壤结构改良剂

土壤孔隙：是指土粒或土团之间的空隙。

土壤孔性：是指能够反映土壤孔隙总容积的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土层中的分布状况等的综合特性。第三节土壤孔性一、土壤孔隙容积的数量表示土壤孔隙度(%)=(1－土壤密度／土粒密度)×100

一般土壤孔隙度在30%-60%之间。对多数林木生长而言，土壤孔隙度以50%,或稍＞50%为好土壤孔隙比=孔隙度／（1－孔隙度）

林木生长表现来看，土壤孔隙比为1或稍＞1为好二、土粒密度和土壤密度1.土粒密度：单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙）的质量。单位用g/cm3或t/m3表示。土粒密度与水的密度之比，叫做土粒相对密度。A、土粒密度大小取决于土壤矿物质颗粒组成和土壤有机质含量B、通常情况下，土粒相对密度取多数土壤的平均值2.65名称密度(g/cm3)名称密度(g/cm3)正长石2.54-2.58斜长石2.62-2.76石英2.60-2.70白云母2.76-3.10黑云母2.80-3.20角闪石、辉石2.90-3.60方解石2.71-2.90磷灰石3.16-3.22白云石2.80-2.90赤铁矿4.90-5.30高岭石2.60-2.65褐铁矿3.60-4.00蒙脱石2.53-2.74腐殖质1.20-1.80有机质含量越高，土粒密度越小；常用2.65g/cm3土壤中常见组分的密度2024/5/14思考：土壤容重大好还是小好?2.土壤密度（土壤容重）：自然状态下，单位容积（包括土粒和孔隙体积）土壤的烘干质量。单位用g/cm3或t/m3表示。影响因素：A、质地砂质土壤密度多在1.4-1.7g/cm3之间；粘质土壤密度在1.1-1.6g/cm3之间；壤质土壤则介于以上二者之间。B、结构团粒结构多的土壤密度相应降低。C、有机质富含腐殖质的土层一般结构良好，比较疏松，密度较小，约为0.8-1.2g/cm3。D、土粒排列方式1.1-1.3g/cm3之间疏松排列紧密排列47.46%24.51%孔隙度三、土壤孔隙类型

土壤的真实孔径往往无法实际测定。当量孔径：相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。

当量孔径与土壤水吸力的关系为：d=3/T

式中d—孔隙的当量孔径，mm；

T—土壤水吸力，100Pa；非活性孔隙<0.002mm毛管孔隙0.02-0.002mm通气孔隙>0.02mm孔隙类型1.非活性孔隙（或称无效孔隙、微孔隙）

非活性孔隙指土壤中最细小的孔隙，其直径<0.002mm（土壤水吸力>1.5×105Pa）。由于孔隙过小，土粒表面所吸附的水膜已将其充满，其中水分的保存依靠极强的分子引力，不能移动，不能被植物吸收利用，成为无效水，因此，也称无效孔隙。

无效孔隙度%=（无效孔隙容积/土壤容积）×1002.毛管孔隙

毛管孔隙较无效孔隙粗，直径范围为0.002mm-0.02mm(土壤水吸力1.5×105Pa-1.5×104Pa)之间，这种孔隙具有明显的毛管作用，所以水分能借助毛管引力保存在孔隙中，并靠毛管引力向各个方向移动，且移动速度快，易于被植物吸收利用。

毛管孔隙度%=（毛管孔隙容积/